DE102022106853A1 - Computer-implemented method for determining a formula describing the response behavior of an electric drive unit - Google Patents

Computer-implemented method for determining a formula describing the response behavior of an electric drive unit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Ermittlung einer ein Ansprechverhalten einer elektrischen Antriebseinheit (2) beschreibenden Formel, umfassend einen Betrieb der Antriebseinheit (2) unter Verwendung eines Eingangssignals und eine Ermittlung einer Formel zur Berechnung von berechneten Betriebsparametern bei Betrieb der Antriebseinheit (2) unter Verwendung des Eingangssignals. Das Eingangssignal wird dabei verändert, um die Formel an den Betrieb mit dem veränderten Eingangssignal anzupassen. Wenn eine Abweichung zwischen den berechneten Betriebsparametern und beim Betrieb der Antriebseinheit (2) gemessenen Betriebsparametern kleiner wird, wird dies positiv bewertet. Wenn diese Abweichung größer wird, wird dies negativ bewertet.The invention relates to a computer-implemented method for determining a formula describing a response behavior of an electric drive unit (2), comprising an operation of the drive unit (2) using an input signal and a determination of a formula for calculating calculated operating parameters when the drive unit (2) is operated Using the input signal. The input signal is changed in order to adapt the formula to operation with the changed input signal. If a deviation between the calculated operating parameters and the operating parameters measured during operation of the drive unit (2) becomes smaller, this is evaluated positively. If this deviation becomes larger, it is rated negatively.

Description

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Ermittlung einer ein Ansprechverhalten einer elektrischen Antriebseinheit beschreibenden Formel gemäß Anspruch 1.The invention relates to a computer-implemented method for determining a formula describing a response behavior of an electric drive unit according to claim 1.

Unter dem Ansprechverhalten wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass durch Verwendung der Formel ermittelt werden kann, mit welchen Betriebsparametern - wie beispielsweise die von der Antriebseinheit bereitgestellte mechanische Leistung, eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment - die Antriebseinheit bei Verwendung eines bestimmten Eingangssignals betrieben wird. Dabei ist insbesondere der zeitliche Verlauf der Betriebsparameter von Bedeutung. Unter dem Eingangssignal wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein elektrisches Signal verstanden, das der Antriebseinheit zugeführt wird und von dem die Betriebsparameter abhängen.In the context of this description, the response behavior is understood in particular to mean that by using the formula it can be determined with which operating parameters - such as the mechanical power provided by the drive unit, a speed and / or a torque - the drive unit when using a specific input signal is operated. The temporal progression of the operating parameters is particularly important. In the context of this description, the input signal is understood to mean, in particular, an electrical signal that is supplied to the drive unit and on which the operating parameters depend.

Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Person unterschiedliche Eingangssignale für die Antriebseinheit einstellt. Dabei werden die Eingangssignale aus einer Datenbank ausgewählt. Die Antriebseinheit wird dann unter Verwendung dieser Eingangssignale betrieben und es werden dabei jeweils Betriebsparameter, wie beispielsweise die von der Antriebseinheit bereitgestellte Leistung, eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment, gemessen. Ein Algorithmus ermittelt aus Informationen über das Eingangssignal und den Betriebsparametern dann die Formel, die das Ansprechverhalten der Antriebseinheit beschreibt. Bei diesem Verfahren beeinflusst die Auswahl der Eingangssignale die Qualität der Formel. Außerdem ist dieses Verfahren sehr arbeitsintensiv, da eine Vielzahl an Eingangssignalen ausgewählt werden müssen.A method is known from the prior art in which a person sets different input signals for the drive unit. The input signals are selected from a database. The drive unit is then operated using these input signals and operating parameters, such as the power provided by the drive unit, a speed and/or a torque, are measured. An algorithm then uses information about the input signal and the operating parameters to determine the formula that describes the response behavior of the drive unit. In this process, the selection of input signals influences the quality of the formula. In addition, this process is very labor-intensive because a large number of input signals have to be selected.

Aus DE 10 2019 126 244 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung einer Steuereinheit für einen Elektromotor bekannt. Der Elektromotor wird dabei durch eine Kombination von bestärkendem Lernen und Regressionsanalyse modelliert.Out of DE 10 2019 126 244 A1 a method for calibrating a control unit for an electric motor is known. The electric motor is modeled using a combination of reinforcement learning and regression analysis.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, um eine das Ansprechverhalten der Antriebseinheit genauer beschreibende Formel ermitteln zu können.In contrast, the present invention is based on the object of creating a method in order to be able to determine a formula that more precisely describes the response behavior of the drive unit.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This task is solved by a method according to claim 1. Embodiments of the invention are set out in the dependent claims.

Ein elektrisches Eingangssignal wird bereitgestellt. Dies kann beispielsweise zufällig oder gezielt aus einer Datenbank ausgewählt werden. Das Eingangssignal kann einen zeitabhängigen Verlauf einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms aufweisen. Die Antriebseinheit wird unter Verwendung des Eingangssignals betrieben. Während des Betriebs mit dem Eingangssignal werden erste gemessene Betriebsparameter der Antriebseinheit gemessen. Die ersten gemessenen Betriebsparameter können insbesondere einen zeitabhängigen Verlauf aufweisen. Der zeitabhängige Verlauf der Betriebsparameter kann insbesondere vom zeitabhängigen Verlauf des Eingangssignals abhängen.An electrical input signal is provided. This can, for example, be selected randomly or specifically from a database. The input signal can have a time-dependent course of an electrical voltage and/or an electrical current. The drive unit is operated using the input signal. During operation with the input signal, first measured operating parameters of the drive unit are measured. The first measured operating parameters can in particular have a time-dependent course. The time-dependent course of the operating parameters can depend in particular on the time-dependent course of the input signal.

Es wird eine Formel zur Berechnung von berechneten Betriebsparametern bei Betrieb der Antriebseinheit unter Verwendung des Eingangssignals ermittelt. Dabei muss die Ermittlung der Formel nicht unbedingt während des Betriebs der Antriebseinheit erfolgen. Die Formel ist dazu geeignet, um die berechneten Betriebsparameter bei Kenntnis des Eingangssignals zu berechnen. Für die Ermittlung der Formel werden Informationen über das Eingangssignal und Informationen über die ersten gemessenen Betriebsparameter verwendet. Die Informationen über das Eingangssignal können beispielsweise den zeitabhängigen Verlauf der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms betreffen. Die Informationen über die ersten gemessenen Betriebsparameter können beispielsweise den zeitabhängigen Verlauf der ersten gemessenen Betriebsparameter betreffen.A formula for calculating calculated operating parameters when operating the drive unit using the input signal is determined. The determination of the formula does not necessarily have to take place during operation of the drive unit. The formula is suitable for calculating the calculated operating parameters when the input signal is known. Information about the input signal and information about the first measured operating parameters are used to determine the formula. The information about the input signal can, for example, relate to the time-dependent course of the electrical voltage and/or the electrical current. The information about the first measured operating parameters can, for example, relate to the time-dependent course of the first measured operating parameters.

Die Formel und die Informationen über das Eingangssignal werden zur Berechnung erster berechneter Betriebsparameter verwendet. Eine erste Abweichung zwischen den ersten gemessenen Betriebsparametern und den ersten berechneten Betriebsparametern wird ermittelt. Die erste Abweichung kann somit verwendet werden, um die Qualität der Formel zur Beschreibung des Ansprechverhaltens der Antriebseinheit zu beurteilen. Je geringer die Abweichung ist, desto besser ist die Qualität der Formel.The formula and the information about the input signal are used to calculate first calculated operating parameters. A first deviation between the first measured operating parameters and the first calculated operating parameters is determined. The first deviation can therefore be used to assess the quality of the formula for describing the response behavior of the drive unit. The smaller the deviation, the better the quality of the formula.

Das Eingangssignal wird in ein verändertes Eingangssignal verändert. Dabei kann beispielsweise das Eingangssignal als Grundlage für die Veränderung verwendet werden. Diese Vorgehensweise kann sich davon unterscheiden, ein anderes Eingangssignal, beispielsweise aus einer Datenbank, auszuwählen. Die Antriebseinheit wird unter Verwendung des veränderten Eingangssignals betrieben. Während des Betriebs mit dem veränderten Eingangssignal werden zweite gemessene Betriebsparameter der Antriebseinheit gemessen. Die zweiten gemessenen Betriebsparameter können insbesondere einen zeitabhängigen Verlauf aufweisen.The input signal is changed into a modified input signal. For example, the input signal can be used as the basis for the change. This approach may differ from selecting a different input signal, for example from a database. The drive unit is operated using the changed input signal. During operation with the changed input signal, second measured operating parameters of the drive unit are measured. The second measured operating parameters can in particular have a time-dependent course.

Die Formel wird verändert, wobei für die Veränderung Informationen über das veränderte Eingangssignal und Informationen über die zweiten gemessenen Betriebsparameter verwendet werden. Die Informationen über das veränderte Eingangssignal können beispielsweise den zeitabhängigen Verlauf der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms betreffen. Die Informationen über die zweiten gemessenen Betriebsparameter können beispielsweise den zeitabhängigen Verlauf der zweiten gemessenen Betriebsparameter betreffen. Zweite berechnete Betriebsparameter werden unter Verwendung der veränderten Formel und der Informationen über das veränderte Eingangssignal berechnet. Eine zweite Abweichung zwischen den zweiten gemessenen und den zweiten berechneten Betriebsparametern wird ermittelt.The formula is changed, with information about the changed input signal and information about the second measured operating parameters being used for the change. The information about the changed input signal can, for example, relate to the time-dependent course of the electrical voltage and/or the electrical current. The information about the second measured operating parameters can, for example, relate to the time-dependent course of the second measured operating parameters. Second calculated operating parameters are calculated using the changed formula and the information about the changed input signal. A second deviation between the second measured and the second calculated operating parameters is determined.

Die erste Veränderung des Eingangssignals wird als positiv bewertet, wenn die zweite Abweichung kleiner als die erste Abweichung ist. Sie wird als negativ bewertet, wenn die zweite Abweichung größer als die erste Abweichung ist. Wenn die zweite Abweichung gleich groß wie die erste Abweichung ist, kann die erste Veränderung des Eingangssignals als neutral bewertet werden. Die Bewertung der ersten Veränderung als positiv oder negativ kann Bestandteil eines Modells des bestärkenden Lernens sein. In diesem Fall führt ein Computerprogramm-Agent die erste Veränderung des Eingangssignals durch. Ein einprogrammiertes Ziel des Computerprogramm-Agenten ist es, möglichst viele positive Bewertungen zu erreichen. Auf diese Weise kann das Verfahren besonders effizient iterativ durchgeführt werden.The first change in the input signal is evaluated as positive if the second deviation is smaller than the first deviation. It is considered negative if the second deviation is greater than the first deviation. If the second deviation is the same size as the first deviation, the first change in the input signal can be evaluated as neutral. Evaluating the first change as positive or negative can be part of a reinforcement learning model. In this case, a computer program agent makes the first change to the input signal. A programmed goal of the computer program agent is to achieve as many positive reviews as possible. In this way, the process can be carried out iteratively particularly efficiently.

Wenn im Rahmen dieser Beschreibung oder in den Ansprüchen erwähnt wird, dass ein Betrieb der Antriebseinheit erfolgt oder eine Messung durchgeführt wird, soll hierunter auch verstanden werden, dass der Betrieb bzw. die Messung simuliert wird.If it is mentioned in the context of this description or in the claims that the drive unit is operated or a measurement is carried out, this should also be understood to mean that the operation or measurement is simulated.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein zeitlicher Verlauf der von der Antriebseinheit bereitgestellten Leistung vom Eingangssignal abhängen.According to one embodiment of the invention, a time course of the power provided by the drive unit can depend on the input signal.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die ersten und die zweiten gemessenen Betriebsparameter jeweils eine von der Antriebseinheit bereitgestellte Leistung, eine Drehzahl der Antriebseinheit, ein von der Antriebseinheit bereitgestelltes Drehmoment und/oder eine Temperatur der Antriebseinheit umfassen.According to one embodiment of the invention, the first and second measured operating parameters can each include a power provided by the drive unit, a speed of the drive unit, a torque provided by the drive unit and/or a temperature of the drive unit.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Informationen über das Eingangssignal und die Informationen über das veränderte Eingangssignal jeweils eine Amplitude und eine Phase einer Spannung und/oder eine Stromstärke umfassen.According to one embodiment of the invention, the information about the input signal and the information about the changed input signal can each include an amplitude and a phase of a voltage and/or a current intensity.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Ermittlung der Formel und die Veränderung der Formel mittels symbolischer Regression, insbesondere durch ein künstliches neuronales Netz, durchgeführt werden. Besonders eignet sich hierfür der sogenannte „AI Feynman Algorithmus“ (Science Advances 15.04.2020, Vol 6, Issue 16, Udrescu und Tegmark).According to one embodiment of the invention, the determination of the formula and the change of the formula can be carried out by means of symbolic regression, in particular by an artificial neural network. The so-called “AI Feynman algorithm” (Science Advances April 15, 2020, Vol 6, Issue 16, Udrescu and Tegmark) is particularly suitable for this.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Eingangssignal als Stufenfunktion, Sinusfunktion, Cosinusfunktion, Rampenfunktion, Sägezahnfunktion oder Rechteckfunktion ausgebildet sein.According to one embodiment of the invention, the input signal can be designed as a step function, sine function, cosine function, ramp function, sawtooth function or square wave function.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann bei der ersten Veränderung des Eingangssignals eine Amplitude und/oder eine Phase des Eingangssignals verändert werden. Es ist insbesondere möglich, dass die Amplitude und/oder die Phase jeweils vergrößert oder verkleinert wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Computerprogramm-Agent die erste Veränderung durchführt. Dabei ist es auch möglich, die Amplitude zu vergrößern und die Phase zu verkleinern oder die Amplitude zu verkleinern und die Phase zu vergrößern.According to one embodiment of the invention, an amplitude and/or a phase of the input signal can be changed when the input signal is changed for the first time. In particular, it is possible for the amplitude and/or the phase to be increased or decreased in each case. This is particularly advantageous if a computer program agent carries out the first change. It is also possible to increase the amplitude and decrease the phase or to decrease the amplitude and increase the phase.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das unveränderte Eingangssignal als Grundlage für eine zweite Veränderung des Eingangssignals verwendet werden, wenn die erste Veränderung als negativ bewertet wurde. Das veränderte Eingangssignal kann als Grundlage für eine zweite Veränderung des Eingangssignals verwendet werden, wenn die erste Veränderung als positiv bewertet wurde. Dabei kann die zweite Veränderung gleich oder ähnlich ausgebildet sein, wie es oben in Bezug auf die erste Veränderung beschrieben ist. Dies bedeutet nicht, dass die zweite Veränderung identisch zur ersten Veränderung ist. Beispielsweise kann bei der ersten Veränderung die Amplitude vergrößert und die Phase verkleinert und bei der zweiten Veränderung die Amplitude verkleinert und die Phase vergrößert werden.According to one embodiment of the invention, the unchanged input signal can be used as the basis for a second change in the input signal if the first change was evaluated as negative. The changed input signal can be used as the basis for a second change in the input signal if the first change was evaluated as positive. The second change can be the same or similar to that described above in relation to the first change. This does not mean that the second change is identical to the first change. For example, in the first change the amplitude can be increased and the phase can be reduced and in the second change the amplitude can be reduced and the phase can be increased.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren iterativ durchgeführt werden, bis die zweite Abweichung geringer als ein Schwellwert ist. Durch eine geeignete Wahl des Schwellwerts kann so definiert werden, wie gut die Formel geeignet ist, um das Ansprechverhalten der Antriebseinheit zu beschreiben. Je kleiner der Schwellwert ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit für eine besonders gut geeignete Formel.According to one embodiment of the invention, the method can be carried out iteratively until the second deviation is less than a threshold value. A suitable choice of the threshold value can be used to define how well the formula is suitable for describing the response behavior of the drive unit. The smaller the threshold value, the higher the probability of a particularly well-suited formula.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Eingangssignal durch einen Algorithmus verändert werden, der bestärkendes Lernen verwendet. Dieser Algorithmus kann auch den Computerprogramm-Agenten umfassen.According to one embodiment of the invention, the input signal can be controlled by an algorithm be changed that uses reinforcement learning. This algorithm may also include the computer program agent.

Das Verfahren kann insbesondere umgesetzt werden, indem ein System mit einem elektronischen digitalen Datenspeicher und einer digitalen Signalverarbeitungseinheit verwendet wird. Die Signalverarbeitungseinheit kann beispielsweise ein Prozessor sein. Im Datenspeicher können Instruktionen gespeichert sein, die durch die Signalverarbeitungseinheit auslesbar und ausführbar sind. Die Signalverarbeitungseinheit kann dabei dazu ausgebildet sein, bei Ausführung der Instruktionen ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung durchzuführen.The method can be implemented in particular by using a system with an electronic digital data storage and a digital signal processing unit. The signal processing unit can be, for example, a processor. Instructions that can be read and executed by the signal processing unit can be stored in the data memory. The signal processing unit can be designed to carry out a method according to an embodiment of the invention when executing the instructions.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Abbildung. Dabei zeigt

  • 1 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Further features and advantages of the present invention will become clear from the following description of a preferred exemplary embodiment with reference to the accompanying illustration. This shows
  • 1 a schematic diagram to illustrate a method according to an embodiment of the invention.

Ein Signalerzeuger 1 erzeugt ein Eingangssignal, das einer elektrischen Antriebseinheit 2 zugeführt wird. Die Antriebseinheit 2 wird mit dem Eingangssignal betrieben. Während des Betriebs mit dem Eingangssignal werden erste gemessene Betriebsparameter der Antriebseinheit 2 gemessen. Diese können beispielsweise eine von der Antriebseinheit 2 bereitgestellte Leistung, ein von der Antriebseinheit 2 bereitgestelltes Drehmoment und/oder eine Drehzahl der Antriebseinheit 2 umfassen. Die ersten gemessenen Betriebsparameter und Informationen 9 über das Eingangssignal werden einem Algorithmus 3 als Eingangsdaten zugeführt. Die Informationen 9 umfassen dabei Informationen über einen zeitlichen Verlauf der Spannung und/oder der Stromstärke des Eingangssignals. Die Informationen 9 können beispielsweise Informationen über eine Amplitude und/oder eine Phase des Eingangssignals umfassen.A signal generator 1 generates an input signal which is fed to an electric drive unit 2. The drive unit 2 is operated with the input signal. During operation with the input signal, first measured operating parameters of the drive unit 2 are measured. These can include, for example, a power provided by the drive unit 2, a torque provided by the drive unit 2 and/or a speed of the drive unit 2. The first measured operating parameters and information 9 about the input signal are fed to an algorithm 3 as input data. The information 9 includes information about a time course of the voltage and/or the current strength of the input signal. The information 9 can, for example, include information about an amplitude and/or a phase of the input signal.

Der Algorithmus 3 ist als künstliches neuronales Netz ausgebildet und verwendet symbolische Regression, um eine Formel zu ermitteln, die das Ansprechverhalten der Antriebseinheit 2 bei Verwendung des Eingangssignals beschreibt. Unter Verwendung der Formel und der Informationen 9 über das Eingangssignal werden erste berechnete Betriebsparameter berechnet. Außerdem wird im Software-Modul 4 eine erste Abweichung zwischen den ersten berechneten und den ersten gemessenen Betriebsparametern ermittelt.The algorithm 3 is designed as an artificial neural network and uses symbolic regression to determine a formula that describes the response behavior of the drive unit 2 when using the input signal. Using the formula and the information 9 about the input signal, first calculated operating parameters are calculated. In addition, a first deviation between the first calculated and the first measured operating parameters is determined in the software module 4.

Ein Computerprogramm-Agent 5 eines Algorithmus des bestärkenden Lernens verändert das Eingangssignal. Die Veränderung kann beispielsweise eine Vergrößerung der Phase und/oder der Amplitude des Eingangssignals oder eine Verringerung der Phase und/oder der Amplitude des Eingangssignals sein. Das veränderte Eingangssignal wird der Antriebseinheit 2 zugeführt. Beim Betrieb der Antriebseinheit 2 mit dem veränderten Eingangssignal werden zweite gemessene Betriebsparameter gemessen. Diese können beispielsweise eine von der Antriebseinheit 2 bereitgestellte Leistung, ein von der Antriebseinheit 2 bereitgestelltes Drehmoment und/oder eine Drehzahl der Antriebseinheit 2 umfassen. Die zweiten gemessenen Betriebsparameter und Informationen 9 über das veränderte Eingangssignal werden dem Algorithmus 3 als Eingangsdaten zugeführt. Der Algorithmus 3 verwendet diese Eingangsdaten und symbolische Regression, um die zuvor ermittelte Formel zu verändern. Zusätzlich können auch weitere Informationen 6 vom Algorithmus 3 bei der symbolischen Regression verwendet werden.A computer program agent 5 of a reinforcement learning algorithm changes the input signal. The change can be, for example, an increase in the phase and/or the amplitude of the input signal or a reduction in the phase and/or the amplitude of the input signal. The changed input signal is fed to the drive unit 2. When operating the drive unit 2 with the changed input signal, second measured operating parameters are measured. These can include, for example, a power provided by the drive unit 2, a torque provided by the drive unit 2 and/or a speed of the drive unit 2. The second measured operating parameters and information 9 about the changed input signal are fed to the algorithm 3 as input data. Algorithm 3 uses this input data and symbolic regression to modify the previously determined formula. In addition, further information 6 can also be used by algorithm 3 in symbolic regression.

Unter Verwendung der veränderten Formel und der Informationen 9 über das veränderte Eingangssignal werden zweite berechnete Betriebsparameter berechnet. Im Software-Modul 4 wird eine zweite Abweichung zwischen den zweiten berechneten und den zweiten gemessenen Betriebsparametern ermittelt. Wenn die zweite Abweichung kleiner als die erste Abweichung ist, wird die Veränderung des Eingangssignals als positiv bewertet. Wenn die zweite Abweichung größer als die erste Abweichung ist, wird die Veränderung des Eingangssignals als negativ bewertet. Bei einer positiven Bewertung wird eine positive Belohnung 7 an den Computerprogramm-Agenten 5 übermittelt. Bei einer negativen Bewertung kann eine negative Belohnung an den Computerprogramm-Agenten 5 übermittelt werden.Using the changed formula and the information 9 about the changed input signal, second calculated operating parameters are calculated. A second deviation between the second calculated and the second measured operating parameters is determined in the software module 4. If the second deviation is smaller than the first deviation, the change in the input signal is evaluated as positive. If the second deviation is greater than the first deviation, the change in the input signal is evaluated as negative. If the evaluation is positive, a positive reward 7 is sent to the computer program agent 5. If the evaluation is negative, a negative reward can be sent to the computer program agent 5.

Der Computerprogramm-Agent 5 ist programmiert, möglichst viele positive Belohnungen 7 und möglichst wenige negative Belohnungen zu erhalten. Da der Computerprogramm-Agent 5 selbstlernend ist, lernt er somit besonders gut, das Eingangssignal so zu verändern, dass die Formel besonders gut das Ansprechverhalten der Antriebseinheit 2 wiedergibt und die Abweichung zwischen den gemessenen und den berechneten Betriebsparametern besonders klein wird. The computer program agent 5 is programmed to receive as many positive rewards as possible 7 and as few negative rewards as possible. Since the computer program agent 5 is self-learning, it learns particularly well to change the input signal in such a way that the formula reflects the response behavior of the drive unit 2 particularly well and the deviation between the measured and the calculated operating parameters becomes particularly small.

Wenn der Computerprogramm-Agent 5 eine positive Belohnung 7 erhalten hat, verwendet er das zuletzt von ihm geänderte Eingangssignal als Grundlage für eine weitere Veränderung des Eingangssignals. Wenn der Computerprogramm-Agent 5 eine negative Belohnung erhalten hat, kann er beispielsweise das gleiche Eingangssignal als Grundlage für eine weitere Veränderung verwenden wie bei der vorherigen Veränderung. Selbstverständlich kann sich die weitere Veränderung von der vorherigen Veränderung unterscheiden.If the computer program agent 5 has received a positive reward 7, it uses the input signal it last changed as the basis for further changing the input signal. For example, if the computer program agent 5 has received a negative reward, it can use the same input signal as the basis for another change as in the previous change. Of course, the further change may differ from the previous change.

Die zuvor beschriebenen Schritte werden so lange iterativ durchgeführt, bis die Abweichung zwischen den berechneten und den gemessenen Betriebsparametern kleiner als ein Schwellwert ist. Je kleiner der Schwellwert dabei ist, desto länger dauert das Verfahren, desto besser ist aber auch die Formel geeignet, um das Ansprechverhalten der Antriebseinheit 2 zu beschreiben. In der Praxis wird daher ein Schwellwert gewählt werden, der zu einer ausreichend hohen Qualität der Formel bei einer nicht zu langen benötigten Zeit für die Ermittlung dieser Formel führtThe steps described above are carried out iteratively until the deviation between the calculated and measured operating parameters is smaller than a threshold value. The smaller the threshold value, the longer the process takes, but the better the formula is for describing the response behavior of the drive unit 2. In practice, a threshold value will therefore be selected that leads to a sufficiently high quality of the formula while the time required to determine this formula is not too long

Die vom Computerprogramm-Agenten 5 durchgeführten Aktionen sind somit die Veränderungen des Eingangssignals. Die Zustände des Computerprogramm-Agenten 5 sind die ersten und zweiten gemessenen Betriebsparameter 8, die an den Computerprogramm-Agenten 5 übertragen werden. Zu den ersten und zweiten gemessenen Betriebsparametern 8 können neben den oben erwähnten beispielsweise auch eine Temperatur der Antriebseinheit 2, eine Stromstärke des Eingangssignals, eine Spannung des Eingangssignals und ein Ladezustand einer Batterie gehören.The actions carried out by the computer program agent 5 are therefore the changes in the input signal. The states of the computer program agent 5 are the first and second measured operating parameters 8, which are transmitted to the computer program agent 5. In addition to those mentioned above, the first and second measured operating parameters 8 can also include, for example, a temperature of the drive unit 2, a current strength of the input signal, a voltage of the input signal and a state of charge of a battery.

Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, um eine besonders gut geeignete Formel zur Beschreibung des Ansprechverhaltens der Antriebseinheit 2 zu ermitteln. Außerdem lässt es sich aufgrund der Verwendung des Computerprogramm-Agenten 5 als Teil des bestärkenden Lernens und des Algorithmus 3 zur Ermittlung der Formel vollautomatisch durchführen. Dabei ist insbesondere das Verhalten des Computerprogramm-Agenten 5 vorteilhaft, da er mit der iterativen Vorgehensweise in der Lage ist, für die Ermittlung der Formel besonders gut geeignete Eingangssignale auszuwählen.The method is particularly advantageous for determining a particularly suitable formula for describing the response behavior of the drive unit 2. In addition, it can be carried out fully automatically due to the use of the computer program agent 5 as part of reinforcement learning and the algorithm 3 to determine the formula. The behavior of the computer program agent 5 is particularly advantageous because, with the iterative approach, it is able to select particularly suitable input signals for determining the formula.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102019126244 A1 [0004]DE 102019126244 A1 [0004]

Claims (10)

Computerimplementiertes Verfahren zur Ermittlung einer ein Ansprechverhalten einer elektrischen Antriebseinheit (2) beschreibenden Formel, umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines elektrischen Eingangssignals; - Betrieb der Antriebseinheit (2) unter Verwendung des Eingangssignals; - Messung von ersten gemessenen Betriebsparametern der Antriebseinheit (2) während des Betriebs mit dem Eingangssignal; - Ermittlung einer Formel zur Berechnung von berechneten Betriebsparametern bei Betrieb der Antriebseinheit (2) unter Verwendung des Eingangssignals, wobei für die Ermittlung der Formel Informationen über das Eingangssignal und Informationen über die ersten gemessenen Betriebsparameter verwendet werden; - Berechnung erster berechneter Betriebsparameter unter Verwendung der Formel und der Informationen über das Eingangssignal; - Ermittlung einer ersten Abweichung zwischen den ersten gemessenen Betriebsparametern und den ersten berechneten Betriebsparametern; - Erste Veränderung des Eingangssignals in ein verändertes Eingangssignal; - Betrieb der Antriebseinheit (2) unter Verwendung des veränderten Eingangssignals; - Messung von zweiten gemessenen Betriebsparametern der Antriebseinheit (2) während des Betriebs mit dem veränderten Eingangssignal; - Veränderung der Formel, wobei für die Veränderung Informationen über das veränderte Eingangssignal und Informationen über die zweiten gemessenen Betriebsparameter verwendet werden; - Berechnung zweiter berechneter Betriebsparameter unter Verwendung der veränderten Formel und der Informationen über das veränderte Eingangssignal; - Ermittlung einer zweiten Abweichung zwischen den zweiten gemessenen Betriebsparametern und den zweiten berechneten Betriebsparametern; - Bewertung der ersten Veränderung des Eingangssignals als positiv, wenn die zweite Abweichung kleiner als die erste Abweichung ist, oder Bewertung der ersten Veränderung des Eingangssignals als negativ, wenn die zweite Abweichung größer als die erste Abweichung ist.Computer-implemented method for determining a formula describing a response behavior of an electric drive unit (2), comprising the following steps: - Providing an electrical input signal; - Operation of the drive unit (2) using the input signal; - Measurement of first measured operating parameters of the drive unit (2) during operation with the input signal; - Determination of a formula for calculating calculated operating parameters when operating the drive unit (2) using the input signal, information about the input signal and information about the first measured operating parameters being used to determine the formula; - Calculation of first calculated operating parameters using the formula and information about the input signal; - Determination of a first deviation between the first measured operating parameters and the first calculated operating parameters; - First change of the input signal into a changed input signal; - Operation of the drive unit (2) using the changed input signal; - Measurement of second measured operating parameters of the drive unit (2) during operation with the changed input signal; - Changing the formula, using information about the changed input signal and information about the second measured operating parameters for the change; - Calculation of second calculated operating parameters using the changed formula and the information about the changed input signal; - Determination of a second deviation between the second measured operating parameters and the second calculated operating parameters; - Evaluation of the first change in the input signal as positive if the second deviation is smaller than the first deviation, or evaluation of the first change in the input signal as negative if the second deviation is greater than the first deviation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf der von der Antriebseinheit (2) bereitgestellten Leistung vom Eingangssignal abhängt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a time course of the power provided by the drive unit (2) depends on the input signal. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten gemessenen Betriebsparameter jeweils eine von der Antriebseinheit (2) bereitgestellte Leistung, eine Drehzahl der Antriebseinheit (2), ein von der Antriebseinheit (2) bereitgestelltes Drehmoment und/oder eine Temperatur der Antriebseinheit (2) umfassen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second measured operating parameters each include a power provided by the drive unit (2), a speed of the drive unit (2), a torque provided by the drive unit (2) and/or a Temperature of the drive unit (2). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über das Eingangssignal und die Informationen über das veränderte Eingangssignal jeweils eine Amplitude und eine Phase einer Spannung und/oder einer Stromstärke umfassen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the information about the input signal and the information about the changed input signal each include an amplitude and a phase of a voltage and/or a current intensity. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Formel und die Veränderung der Formel mittels symbolischer Regression, insbesondere durch ein künstliches neuronales Netz (3), durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the formula and the change of the formula are carried out by means of symbolic regression, in particular by an artificial neural network (3). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal als Stufenfunktion, Sinusfunktion, Cosinusfunktion, Rampenfunktion, Sägezahnfunktion oder Rechteckfunktion ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the input signal is designed as a step function, sine function, cosine function, ramp function, sawtooth function or square wave function. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Veränderung des Eingangssignals eine Amplitude und/oder eine Phase des Eingangssignals verändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an amplitude and/or a phase of the input signal is changed during the first change of the input signal. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das unveränderte Eingangssignal als Grundlage für eine zweite Veränderung des Eingangssignals verwendet wird, wenn die erste Veränderung als negativ bewertet wurde, und dass das veränderte Eingangssignal als Grundlage für eine zweite Veränderung des Eingangssignals verwendet wird, wenn die erste Veränderung als positiv bewertet wurde.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the unchanged input signal is used as the basis for a second change in the input signal if the first change was evaluated as negative, and in that the changed input signal is used as the basis for a second change in the input signal, if the first change was rated as positive. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren iterativ durchgeführt wird, bis die zweite Abweichung geringer als ein Schwellwert ist.Method according to the previous claim, characterized in that the method is carried out iteratively until the second deviation is less than a threshold value. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal durch einen Algorithmus (5) verändert wird, der bestärkendes Lernen verwendet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the input signal is changed by an algorithm (5) which uses reinforcement learning.
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